如何進行失效模式與影響分析 (FMEA)

潛在缺陷模式和影響分析是設計或制造過程中一項事前分析工作 . 通過 FMEA 可識別和評估在設計或製程中可能存在的缺陷模式及其影響 , 並確定能消除或減少潛在失效發生的改善措施從而防患於未然 , 盡可能降低各項缺陷成本 , 保證產品 / 服務問世即具有優異性能 . FMEA---Failure Modes and Effects Analysis

一、 FMEA的開發與發展

20 世紀 50 年代 , 美國格魯曼公司開發了FMEA, 用以飛機制造業的發動機故障預防 , 取得較好成果 . 20 世紀 60 年代 , 美國宇航界實施阿波羅計劃時 , 要求實施 FMEA. 1974年 , 美國海軍建立了第一個 FMEA 標準 , 20 世紀 70 年代後期 , 美國汽車工業開始運用FMEA. 20 世紀 80 年代中期 , 美國汽車工業將 FMEA運用於生產過程中 . 90 年代 , 美國汽車工業將 FMEA 納入QS9000 標準 .

二、 FMEA的特點及作用

1、 FMEA 的特點 .

FMEA 的特點是將失效的嚴重性、失效發生的可能性、失效檢測的可能性三個方面進行量化 , 通過量化 , 可將影響功能及品質的可能問題提前進行預防 , 防患於未然 .

二、 FMEA的特點及作用2、 FMEA 的作用 .

FMEA 首先是一种統計分析工具 , 它可在設計、生產、交付的各階段開始之前即進行有效控制 . FMEA 可幫助我們確認 :

1 、哪一种缺陷可能發生 .2 、這种缺陷會造成什麼影響 . 3 、這种影響的嚴重性有多大 . 4 、是哪种原因導致失效 . 5 、失效發生的概率有多大 .

6 、當前的過程控制方法 .

7 、檢測失效的能力 . 8 、風險優先數為多少 . 9 、有何改善方案 .

二、 FMEA的特點及作用3 、風險優先數 RPN.

RPN 評估 影響 /行動需求

1<RPN<50 對產品危害較小

51<RPN<100對產品有中等危害 , 需進一

步改善101<RPN<10

00對產品有嚴重危害 , 需深入

調查分析

二、 FMEA的特點及作用4、 FMEA 的分類 .

根據其用途和適用階段不同 , FMEA 可分為 :

(1) 設計階段 FMEA(DFMEA-Design FMEA).

如新產品設計、新工序設計 , 可以預先進行FMEA, 盡可能周全地考慮產品規格、工序操作水平、工序能力等因素 , 使設計符合規定要求 。

二、 FMEA的特點及作用4 、 FMEA 的分類 .

根據其用途和適用階段不同 , FMEA 可分為 :

(2) 過程 FMEA(PFMEA-Process FMEA).

針對工序間可能或已知的主要壞品 , 可運用 PFMEA作量化分析 , 在影響壞品產生的諸因素中 , 哪一個系統原因影響最大 ? 是否主要原因 , 其他如 Cpk 低、生產過程異常等均可通過采用 PFMEA 直觀地找出主要原因 , 進行改善以達到應用的效果 .

二、 FMEA的特點及作用4、 FMEA 的分類 .

根據其用途和適用階段不同 , FMEA 可分為 :

(3) 設備維護的 FMEA(EFMEA-Equipment FMEA).

如新設備投入運行前 , 我們可以預先進行 EFMEA 分析 , 考慮由於設備可能造成的產品品質問題及可靠性問題等原因 , 采取預防措施消除不良因素 .

三、 FMEA實施步驟01. 繪製流程圖及風險性評估 . 02. 確定各過程的分析水准 . 03. 明確各過程要求的品質、公

差等 . 04. 作成加工過程方塊圖 . 05. 針對每一加工工序 , 列舉

發生的不良模式 . 06.整理造成不良原因之不良模

式 , 選定作為檢討對象的不良模式 .

07. 用柏拉圖分析不良發生的可能原因 .

08. 將不良模式及原因記入FMEA表格 .

09. 以影響程度、發生頻度、可偵測性、對設備的熟悉程序為判據 , 對缺陷模式進行等級 , 分 I、 II、 III、 IV等 .

10. 估計不良嚴重性、發生概率及當前的可偵測性 , 計算 RPN.

11. 明確如何改善嚴重性、發生概率及測試性 .

12. 實施改善方案 .

13.收集數據 , 實施改善並確認效果 .

14.修定 FMEA文件 , 根據改善效果重排RPN.

15. 如果必要從第 11步開始新的改善循環 .

四、 FMEA實施時機

當設計新系統、產品或工序時 . 當現有設計或工序發生變化時 . 當現有設計、工序將被用於新的場所時 . 完成一次糾正行動后 . 對設計 FMEA, 當系統功能被確定 , 但特定設備選擇前 . 對工序 FMEA, 當產品圖紙及作業指導完成時 .

五、影響程度評估及風險優先數計算

嚴重性 S: 對應於某潛在缺陷影響的嚴重程度發生概率 O: 對應於原因與缺陷模式比例的評估可偵測性 D: 在客戶處發生缺陷的可能等級 , 即在本公司可發現此缺陷的可能性RPN表示風險優先數 ---Risk Priority NumberRPN=S． O．D

六、 FMEA的計分標準如下表分值 S( 嚴重性 ) O( 發生概

率 )D( 可偵測

性 )01 對客戶或工序無影響 極少 1 in1500000 可靠的測試02 客戶可能忽略的缺陷 小概率 1

in150000比較可靠的測試

03 對性能有微小影響 缺陷較少 1 in15000

良好的測試

04 對性能有較小影響 微量缺陷 1 in2000 測試可控制05 對性能有影響 偶然性缺陷 1

in500不完全的測試控制

06 工序 / 産品性能會降低但安全 一般 1 in100 較低水平的控制07 工序 / 産品性能會降低 較多 1 in50 低水平的控制08 很嚴重以致無法修復或使用 大量 1 in10 難於控制09 非常嚴重 ( 帶有提示的影響 ) 非常多 1 in5 很難控制10 安全性或可靠性故障 ( 無提

示 )幾乎全部 >1 in2 幾乎無法控制

典型缺陷原因、缺陷模式和影響如下表所示：

典型缺陷原因 典型缺陷模式 典型缺陷影響材料選定不正確

設計壽命評估不當潤滑不足

維護指引不足環境太差

算法不正確

斷裂變形

松泄漏粘貼短路破裂

噪聲不穩定的操作

外觀不良不穩定

斷續操作無法動作

操作能力削弱

設計缺陷模式和影響分析表

項 目

負責工程師 作成 確 認

關鍵日期

S O D RPN

:1.S ;2.O ;3.D ;4.RPN備注 代表嚴重度 代表發生概率 代表可偵知性 代表風險評分

建議采取的措施

/責任者目標完成日

行動結果

修訂日期

承 認

/項目功能潛在缺陷模式

潛在缺陷影響

嚴重度

潛在缺陷原因

發生概率

現在的過程控制

可偵知性

R

P

N

FMEA編號

FMEA初始日期

頁 碼

核心團隊

第 頁 共 頁

設計責任

采取的行動

過程缺陷模式和影響分析表

項 目

負責工程師 作成 確 認

關鍵日期

S O D RPN

:1.S ;2.O ;3.D ;4.RPN備注 代表嚴重度 代表發生概率 代表可偵知性 代表風險評分

建議采取的措施

/責任者目標完成日

行動結果

修訂日期

承 認

/項目功能潛在缺陷模式

潛在缺陷影響

嚴重度

潛在缺陷原因

發生概率

現在的設計控制

可偵知性

R

P

N

FMEA編號

FMEA初始日期

頁 碼

核心團隊

采取的行動

第 頁 共 頁

過程責任

七、過程 FMEA應用實例現以波峰焊接過程各因素對首次通過率的影響為例進行 PFMEA.

1. 確定工序流程及風險性評估 .

流 程 風 險 評 估爐前檢查

↓浸松香助劑

↓預熱

↓*浸錫

↓爐后檢查

低風險

中等風險

中等風險

高風險

低風險

對風險高的工序作 * 標記 , 表示將對此工序進行PFMEA. 從步驟 1來看 , 須對浸錫工序進行 PFMEA.

七、過程 FMEA應用實例2. 確定分析水準 . 本例以波峰焊焊機為分析水準 .

3.焊接過程內容 .

1.爐前檢查 : 印刷線路板及電子元件裝配檢查 . 項目 如下 : 表面氧化程度、彎腳角度及方向、異物、損傷 .

2.浸鬆香助焊劑 : 對助焊劑比重、液面高度、發泡程 度、浸助焊劑時間進行檢討 . 3. 預熱 : 對預熱溫度、時間進行檢討 .

4.浸錫 : 錫液溫度、錫面高度、錫的成分、浸漬角 度、時間對焊接有影響 .

七、過程 FMEA應用實例4.焊接過程方塊圖 .

爐前檢查 浸松香 預熱 浸錫 爐后檢查

目視

放大鏡

助劑成分

助劑比重

液面高度

發泡程度

預熱溫度

預熱時間

錫液溫度

錫面高度

錫成分

浸漬時間

浸漬角度

目視

放大鏡

七、過程 FMEA應用實例5. 各過程不良模式如下表 :

過 程 不良模式

爐前檢查 PCB 銅箔氧化 / 元件腳氧化 / PCB 髒 / 變形 / 元件變腳方向 不良 / 元件彎腳角度不良 / 掉件 / PCB表面損傷

浸松香助劑 松香比重過高 / 松香比重過低 / 松香活性成分不足 / 松香液面 過高 / 液面過低 / 帶速過快 / 帶速過慢

預熱 預熱溫度過高 / 預熱溫度過低 / 預熱時間過長 / 過短

浸錫 錫液溫度過高 / 過低 / 錫面過高 / 過低 / 浸漬進入角過大 / 過小 / 錫成分不良 / 浸漬時間過長 / 過短

七、過程 FMEA應用實例6. 各過程重要不良模式及推進原因如下表 :

過程 不良模式 推定原因

爐前檢查 1.元件腳氧化2.PCB划傷

保存不當、元件來料不良作業方法不當、 PCB來料不良

浸松香助劑1. 松香比重過低 未及時添加新助劑、未及時清理舊助劑、測

定方法錯誤2. 松香發泡不良 發泡孔堵塞、發包電機停止工作、松香變質

預熱1. 預熱溫度過高 控制器故障、測定方法錯誤2. 預熱時間過長 帶速過低、傳送帶打滑

浸錫

1. 錫面過低 未及時加錫、電機轉速變化2. 浸錫時間過短 帶速過度3. 浸錫進入角過小 傳送帶角度變化、板彎

4. 錫液溫度過高 控制器故障、測定方法錯誤

項目

負責工程師 作成 王林 確 認 張軍 關鍵日期

S O D RPN

未及時加錫

2每小時目測一

4 80工程部2002/4/5

10 2 1 20

電機轉速變化

4 無控制 8 160工程部2002/4/1

10 2 2 40

2.浸錫時間過短

假焊短路半焊

8 Ⅰ 帶速過高 42每 小時測一次

7 224工程部

2002/4/208 1 4 32

傳送帶角度變化

1 無控制 8 64工程部

2002/4/10

板彎 4IQC抽檢PCB加料

5 160生産部

2002/3/258 4 1 32

4.錫液溫度過高

燒壞元件或印刷線路板

10 Ⅱ控制器故障

32每 小時測一次錫溫

3 90

:1.S ;2.O ;3.D ;4.RPN備注 代表嚴重度 代表發生概率 代表可偵知性 代表風險評分

建議采取的措施

/責任者目標完成日

主印

行動結果

修訂日期 承 認

/項目功能潛在缺陷模式

潛在缺陷影響

嚴重度

潛在缺陷原因

發生概率

現在的設計控制

可偵知性

RPN

FMEA編號FMEA初始日期

頁 碼

100

第 頁 共 頁

過程責任 /工程品質部

朱恒2002/5/3

2002/3/10

錫缸內加裝液面高度感應器加轉速表監控電機轉速

采取的行動

,增加感應器有高低錫面報警功已加轉速表監控電機轉速

波峰爐焊( )接浸錫

類別

FEMA波峰焊過程- -宋松品質部王林品質工 -程師 王文龍生産 部蔡萬

-利維修部

1.錫面太低

未焊接 10 Ⅱ

3.浸錫角度過小

核心團隊

已加帶速控制,SPC器 顯示過程

,CPK1.50受控

增加帶速控制, SPC裝置用 控制

無

因此缺陷發生概,率低且測試難,度大暫不作處QC爐前 逐個檢查

短路增加 8 Ⅱ

3工程部每 個工作日測一次傳送帶角度

QC爐前 逐個檢查

七、過程 FMEA應用實例7. 製作 FMEA表

七、過程 FMEA應用實例

8. 不良模式的等級分類 , 經綜合考慮不良影響、不良發生頻度及發現的難易程度 , 將浸錫時間斷定為缺陷類別 I級 , 其他為 II級 .

9. 波峰焊過程 FMEA結果的評估 . 經使用所推荐方法進行過程改善 , 使 I 類不良不再發生 , 使 II 類不良的可偵測度增大 , 對策效果較好 .